1、耐蚀用铜合金体系海水淡化用耐蚀铜合金洛铜研制的海水淡化用耐蚀铜合金目前国内外对耐蚀铜合金的研究较多 海水环境 海洋气候 潮湿的大气环境 热交换器介质铜及铜合金紫铜含锌至20%的黄铜含锌大于20%的黄铜复杂黄铜锡青铜和多元锡青铜铝青铜和多元铝青铜含硅1.5-3%的硅青铜白铜B10、B30锌白铜海水 注：表示极好；表示良好；表示可以黄铜合金 少合金化黄铜、铝黄铜及锡黄铜等铝青铜 如QSn444、QSn55、QSn663等 主要用于制造耐磨、耐冲刷腐蚀的机械零部件，以铸造产品居多锡青铜白铜 如C71500、C70600、C70400等 海洋运输及核电站、热电站等行业应用较多近年来研制开发的在铜基合金
2、中加入Al、Si、Ni、Mn等元素的多元耐蚀铝青铜二、海水淡化用铜合金二、海水淡化用铜合金海水淡化应用的技术主要是热法和膜法，即蒸馏法和反渗透法世界海水淡化技术中热法占据了主导地位热法海水淡化技术的原理是海水通过多级热交换器，受热蒸发后在各段收集蒸汽，冷凝后获得淡水核心部件有回收段蒸发器、热放出段蒸发器、盐水加热器，这些单元均需要冷凝器综合价格、耐蚀性、加工难易程度和热交换效果等方面，目前海水淡化用热交换器主要为铜合金铜材在海水淡化装置中的主要应用包括加热器导热管、冷凝器、蒸馏器、换热器、蒸发器、泵、阀和管线等海水淡化用铜合金的使用要求 优良的导热性能良好的耐腐蚀性能良好的耐腐蚀性能 良好的表
3、面特性海水主要成分 NaclMgcl2MgSO4CaSO4K2SO4CaCO3 千分比 27.233.81.7 1.3 0.9 0.1 海水中浓度大于1106mg/kg的成分 阳离子Na+，K+，Ca2+，Mg2+阴离子有Cl，SO42，Br，HCO3（CO32），F五种 总和占海水盐分的99.9%海水中最重要的溶解元素的化学形态和浓度 元素 平均浓度 单位（每kg海水）Na 10.77 g Mg 1.29 g Cl 19.354 g S 0.904 g耐海水腐蚀即耐Cl和S2腐蚀铜合金的耐蚀性依赖于表面形成的氧化膜 铜在水溶液中的电化学反应 阳极反应：CuCu+e Cu+Cu2+e 阴极反应
4、：O2+2H2O+4e4OH-随后，生成的Cu+、Cu2+与溶液中OH-发生反应：2Cu+2OH-Cu2O+H2O Cu2+2OH-CuO+H2O 净反应：4Cu+O2 Cu2OCl-的影响 氯离子破坏保护性氧化膜而导致局部腐蚀 氯离子在Cu2O薄膜中迁移并取代O2-产生电荷不平衡，为保持电中性须将一个Cu+排入溶液，在氧化物晶格中会产生更多的带正电荷的空穴，大大降低Cu2O薄膜的保护效果，从而导致铜合金的局部腐蚀S2-的影响 S2-的存在不改变生成Cu2O薄膜的主要腐蚀反应，Cu2S也成为薄膜的一部分 阳极过程：CuCu+e Cu+Cu2+e 阴极过程：O2+2H2O+4e4OH-净反应：4
5、Cu+O2 Cu2O 但生成的部分Cu+、Cu2+会与溶液中S2-发生反应：2Cu+S2-Cu2S Cu2+S2-CuS 即：2 Cu+S2-2Cu2S Cu2O薄膜有保护作用，但Cu2S薄膜不仅没有保护作用，且影响Cu2O薄膜的生成当薄膜中既有Cu2O又有Cu2S时，薄膜缺陷多，且两种晶体界面不匹配，使得物质迁移增加，形成多孔结构，出现晶界腐蚀甚至晶粒完全脱落流动的水会使保护性氧化膜剥除或破裂，造成冲击性腐蚀和气蚀水流中的研磨性颗粒擦伤保护膜表面与温度有关的腐蚀称为热偶腐蚀 阳极 CuCu2+2e 阴极 Cu2+2e Cu 铜离子从阳极迁移到阴极，导致全面腐蚀或局部腐蚀对于热法海水淡化用铜合
6、金，研究的主要内容是合金的耐高温条件下的Cl-（含耐S2-）腐蚀目前，常用于海洋产业的耐蚀铜合金种类主要为白铜和铝黄铜、锡黄铜代表牌号：HSn70-1“海军黄铜”，具有良好的耐蚀性能及较高的强度，在电力、造船、机电等行业中占有重要地位锡的加入提高了强度、硬度和耐蚀性，在阳极腐蚀过程中不断向铜腐蚀表面聚集，形成致密的四价锡化合物膜，从而抑制了黄铜的脱锌腐蚀加入镍、锰、砷等微量元素，大大增强合金抗应力腐蚀破裂的能力和耐高氯离子浓度水质的腐蚀能力代表牌号：HAl77-2铜合金冷凝管材料领域中重要的合金牌号之一在黄铜中添加铝以后，其强度和耐蚀性都得到了提高铝的标准电位更负，离子化趋向更大，优先与的氧结
7、合，形成的氧化铝薄膜有阻滞集体腐蚀的作用氧化铝薄膜较致密、质硬，在流动海水中有抵抗海水的冲击和摩擦作用，同时其完整的防蚀产物膜能使孔隙率降为极小，在很大程度上可避免局部腐蚀代表牌号：B5、B10、B30主要用于火力发电、核电、造船、海水淡化行业和海洋工程在海水淡化行业，以其抗海水腐蚀的优势，占有重要位置合金特性 综合性能优良 加入少量的铁与锰，使合金力学性能和腐蚀性能显著提高，还一定程度的减少海洋生物的附着，是较为理想的海洋工程用耐蚀材料介质：海水（Cl-浓度3.5%）腐蚀周期：14天实验温度：20 、40 、60 、80 、100分别对制备好的试样测量表面积、称量其原始质量用线悬系置于盛有腐
8、蚀介质的烧杯中温度控制采用恒温水浴锅实验时间到达，对试样进行清洗，清除腐蚀产物后烘干称量其腐蚀后质量，剔除空白试样单位面积的质量损失，计算出腐蚀速率X（以mm/a表示的腐蚀速率X按下式计算）式中：W试片腐蚀并清洗后的质量损失（质量增加为负值）；W1空白试样清洗后的质量损失 A试片的表面积，cm3；A1 空白试样的表面积，cm3；D 试片的密度，g/cm3；T 试片的实验时间，h；8760与1a相当的小时数，h/a；10 与1cm相当的mm数，mm/cm。10)/(876011TDAWAAWX 合金腐蚀结果（单位：mm/a）20406080100B50.0080.0660.0690.0360.0
9、14B100.010.0310.0350.0160.017B300.0020.0010.0010.0050.002铝黄铜0.0050.0030.0050.0140.010铝青铜0.0070.0240.0240.0300.015锡青铜0.0120.0440.0670.1270.079合金编号合金编号3%Nacl3%Nacl中中腐蚀速率（腐蚀速率（mm/amm/a）0.5%Na2S0.5%Na2S中中腐蚀速率（腐蚀速率（mm/amm/a）1#合金0.00770.00042#合金0.00620.00073#合金0.00510.00074#合金0.00460.0005#合金0.00440.00026#
10、合金0.00610.0003合金合金编号编号NaClNaCl（3.5%3.5%）溶液）溶液中腐蚀速率中腐蚀速率（mm/amm/a）NaClNaCl（3.5%3.5%）+Na2S+Na2S（1g/L1g/L）溶液中腐蚀速率）溶液中腐蚀速率（mm/amm/a）7#0.006380.003158#0.006200.00216这二种铜合金在NaCl（3.5%）+Na2S（1g/L）溶液中的腐蚀速率约为在NaCl（3.5%）溶液中的1/3溶液溶液时间时间NaCl（3.5%）NaCl（3.5%）+Na2S（1g/L）7天后天后样品表面光亮，吸附了很多样品表面光亮，吸附了很多气泡；溶液无色，略有混浊；气泡；
11、溶液无色，略有混浊；液面有一层半透明漂浮物，液面有一层半透明漂浮物，底部有少量白色沉淀。底部有少量白色沉淀。样品表面变暗，没有气泡吸样品表面变暗，没有气泡吸附；溶液无色，澄清；液面附；溶液无色，澄清；液面有少许白色漂浮物，底部有有少许白色漂浮物，底部有大量黑色沉淀。大量黑色沉淀。14天后天后样品表面呈黄色，没有气泡样品表面呈黄色，没有气泡吸附；溶液混浊，略带黄色；吸附；溶液混浊，略带黄色；漂浮物增多，呈黑色，白色漂浮物增多，呈黑色，白色沉淀增多，其中分布着少量沉淀增多，其中分布着少量点状的黑色物质。点状的黑色物质。样品表面呈暗红色，没有气样品表面呈暗红色，没有气泡吸附；溶液澄清，无色；泡吸附；
12、溶液澄清，无色；漂浮物无明显变化，黑色沉漂浮物无明显变化，黑色沉淀增多。淀增多。通过对表面膜、反应生成物的综合分析，我们做出如下解释 NaCl（3.5%）溶液中在腐蚀的前期阶段，平衡电位较低，阳极过程主要是电位较负的Zn等合金元素的优先溶解，阴极过程主要是H+还原成H2的过程，从而产生了气泡吸附在样品表面 阳极过程：ZnZn2+2e（以Zn为例）阴极过程：2H+2eH2随着腐蚀的进行，表层附近电位较负的合金元素贫化，进一步参与腐蚀反应所需能量加大，其腐蚀电位提高随着H+的还原，H+的浓度降低，溶液的PH值升高，H+的还原电位降低在这个阶段，阳极过程以Cu的氧化为主，Cu先氧化成Cu2O（红色）
13、，进一步氧化成CuO（黑色），使得样品表面反映为黄色；阴极过程也不再是H+的还原，而是O2的还原，所以不再有H2生成，样品表面也不再有气泡吸附NaCl（3.5%）+Na2S（1g/L）溶液中因为S2-的存在改变了各种元素在NaCl（3.5%）溶液中的电极电位 阳极过程主要为铜的氧化，阴极过程为氧的还原。铜氧化后，进一步转变为硫化物，使得样品表面颜色变暗结构分析表明：合金中的元素参与了表面的成膜，改善了在表层硫化物、氧化物膜的结构和性能，阻止了Zn向溶液中的扩散研制的铜合金在NaCl（3.5%）+Na2S（1g/L）溶液中腐蚀后，表面形成了均匀致密的Cu的硫化物和氧化物层，与基体的结合力较强，起到了很好的保护作用，抑制了腐蚀的进行，大大降低了腐蚀速率 敬请指教！
